计算机组成原理试题库

1.（11分）设机器字长32位，定点表示，尾数31位，数符1位，问：

（1）定点原码整数表示时，最大正数是多少？最大负数是多少？

（2）定点原码小数表示时，最大正数是多少？最大负数是多少？

2.（11分）设存储器容量为32字，字长64位，模块数m=4,分别用顺序方式和交叉方

式进行组织。存储周期T=200ns，数据总线宽度为64位，总线周期T:50ns.问顺序

存储器和交叉存储器的带宽各是多少？

3.（11分）指令格式如下所示，OP为操作码字段，试分析指令格式特点。

312622181716150

4.（11分）已知某机采用微程序控制方式，其存储器容量为512X48（位），微程序在整

个控制存储器中实现转移，可控制微程序的条件共4个，微指令采用水平型格式，后继

微指令地址采用断定方式，如图所示：

一操作控制------------顺序控制----------------------

（1）微指令中的三个字段分别应多少位？

（2）画出对应这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图。

5.（11分）画出PCI总线结构图，说明三种桥的功能。

6.（11分）某机用于生产过程中的温度数据采集，每个采集器含有8位数据缓冲寄存器

一个，比较器一个，能与给定范围比较，可发出“温度过低”或“温度过高”的信号,

如图B1.1所示。主机采用外设单独编址，四个采集器公用一个设备码，共用一个接

口，允许采用两种方式访问：

（1）定期巡回检测方式，主机可编程指定访问该设备中的某一采集器。

（2）中断方式，当采集温度比给定范围过底或过高时能提出随机中断请求，主机应能

判别是哪一个采集器请求，是温度过低或过高。

请拟定该接口中有哪些主要部件（不要求画出完整的连线图），并概略说明在两

种方式下的工作原理。

图Bl.1

7.11分）求证：［X•丫］扑=凶补・（-Yo+XYim）

i=\

8.（11分）某计算机字长16位，主存容量为64K字，采用单字长单地址指令，共有64

条指令，试采用四种寻址方式（立即、直接、基值、相对）设计指令格式。

9.（11分）如图B2J表示使用快表（页表）的虚实地址转换条件，快表存放在相联存贮

器中，其中容量为8个存贮单元。问：

（1）当CPU按虚拟地址1去访问主存时，主存的实地址码是多少？

（2）当CPU按虚拟地址2去访问主存时，主存的实地址码是多少？

（3）当CPU按虚拟地址3去访问主存时，主存的实地址码是多少？

该页在主存中的

页号

总始地址

42000

3800。

96000

60000

40000

80000

50000

70000

图B2.1

10.11分）假设某计算机的运算器框图如图B2.2所示，其中ALU为16位的加法器（高电

平工作），SA、SB为16位锁存器，4个通用寄存器由D触发器组成，O端输出，

图B2.2

其读写控制如下表所示：

读控制

RoRAoRAi选择

100Ro

101Ri

110R2

111

R3

0XX不读出

写控制

WWAoWAi选择

100Ro

101Ri

110R2

111R3

0XX不写入

要求：（1）设计微指令格式。

（2）画出ADD,SUB两条微指令程序流程图。

11.（11分）画出单机系统中采用的三种总线结构。

12.（II分）试推导磁盘存贮器读写一块信息所需总时间的公式。

13.（11分）已知x=・0.01111,y=+0.11001,

求［x］补，［・x］补，［y］补，卜y］补，x+y=?,x-y=?

14.（11分）假设机器字长16位，主存容量为128K字节，指令字长度为16位或32位，

共有128条指令，设计计算机指令格式，要求有直接、立即数、相对、基值、间接、变

址六种寻址方式。

15.（11分）某机字长32位，常规设计的存储空间W32M,若将存储空间扩至256M,请

提出一种可能方案。

16.（II分）图B3.1所示的处理机逻辑框图中，有两条独立的总线和两个独立的存贮器。已知

指令存贮器IM最大容量为16384字（字长18位），数据存贮器DM最大容量是65536

字（字长16位）。各寄存器均有“打入”（R3和“送出”（RouD控制命令，但图中未

标出。

图B3.1

设处理机格式为：

171090

OPX

加法指令可写为“ADDX（Ri）”。其功能是（AC。）+（（Ri）+X）->ACi，其中

（（Ri）+X）部分通过寻址方式指向数据存贮器，现取Ri为Ri。试画出ADD指令从

取指令开始到执行结束的操作序列图，写明基本操作步骤和相应的微操作控制信号。

17.（11分）总线的一次信息传送过程大致分哪几个阶段？若采用同步定时协议，请画出

读数据的时序图来说明。

18.（11分）图B3.2是从实时角度观察到的中断嵌套。试问，这个中断系统可以实行几重

中断？并分析图B3.2的中断过程。

19.（11分）设［x］补=Xo.XlX2***XnO求证：X=-Xo+2X12-1

t=l

20.（11分）指令格式如下所示，其中OP为操作码，试分析指令格式特点。

181210954

0P—源寄存器目标寄存器

21.（11分）以知cache命中率11=0.98,主存比cache慢四倍，以知主存存取周期为200ns,

求cache/主存的效率和平均访问时间。

22.（11分）某计算机有8条微指令h—18,每条微指令所包含的微命令控制信号见下表

,a-j分别对应10种不同性质的微命令信号。假设一条微指令的控制字段仅

限8位，请安排微指令的控制字段格式。

■指令*hed•fghIj

11777

It7V

1>V\Z

14U

Is\Z\Z77

UyM

UV\ZU

11V\Z7

23.（11分）（1）某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据，假设一个总线周期

等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为33MHz,求总线带宽是多少？（2）如果一个总

线中并行传送64位数据，总线频率升为66MHZ,求总线带宽是多少？

24.（11分）磁盘、磁带、打印机三个设备同时工作。磁盘以20口s的间隔发DMA请求，

磁带以30US的间隔发DMA请求，打印机以120US的间隔发DMA请求，假设DMA控制

器每完成一次DMA传输所需时间为2Us,画出多路DMA控制器工作时空图。

25（11分）CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为3800次，主存完成存取的次数

为200次，已知cache存取周期为50ns,主存为250ns，求cache/主存系统的效率和平均访

问时间。

26（11分）某加法器进位链小组信号为C4c3c2©,低位来的信号为Co,请分别按下述两

种方式写出C4c3c2G的逻辑表达式。

（1）串行进位方式（2）并行进位方式

27.（11分）图B5.1所示为存贮器的地址空间分布图和存贮器的地址译码电路，后者可在A

组跨接端和B组跨接端之间分别进行接线。74LS139是2：4译码器，使能端G接地表示

译码器处于正常译码状态。

要求：完成A组跨接端与B组跨接端内部的正确连接，以便使地址译码电路按图的要

求正确寻址。

图B5.1

28（11分）运算器结构如图B5.2所示，Ri,R2,R3是三个寄存器，A和B是两个三选■

的多路开关，通路的选择由ASo,ASi和BSo,BSi端控制,例如BSoBSi=11时,选择R3，

BSoBSi=01时，选择Ri……,ALU是算术/逻辑单元。S1S2为它的两个操作控制端。其

功能如下：

图B5.2

SiS2=00时，ALU输出=A

SiS2=01时，ALU输出=A+B

S1S2=10时，ALU输出=A-B

S1S2=11时，ALU输出=A®B

请设计控制运算器通路的微指令格式。

29.（11分）集中式仲裁有几种方式？画出独立请求方式的逻辑图，说明其工作原理。

30.（11分）单级中断中，采用串行排队链法来实现具有公共请求线的中断优先级识别，请

画出中断向量为001010,001011,001000三个设备的判优识别逻辑图。

J2

31（11分）设有两个浮点数N.=20XS.,N2=2XS2，其中阶码2位，阶符1位，

尾数四位，数符一位。设：3=（-10）2,Si=（+0.1001）2

j2=（+10）2,s2=（+0.1011）2

求：N.XN2,写出运算步骤及结果，积的尾数占4位，要规格化结果，用原码阵列

乘法器求尾数之积。

32（11分）已知某8位机的主存采用半导体存贮器，地址码为18位，若使用4KX4位RAM

芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用模块条的形式，问：

（1）若每个摸条为32Kx8位，共需几个模块条？

（2）每个模块内共有多少片RAM芯片？

（3）主存共需多少RAM芯片？CPU如何选择各模块条？

33（11分）图B6.1是某SRAM的写入时序，其中R/W是读、写命令控制线，当R/W线

为低电平时，存贮器按给定地址把数据线上的数据写入存贮器。请指出图中时序的错误，并

画出正确的写入时序。

图B6.1

34（11分）某计算机有如下部件：ALU,移位器，主存U,主存数据寄存器MDR,主存地址

寄存器MAR,指令寄存器IR,通用寄存器R。一一R3,暂存器C和D。

（1）请将各逻辑部件组成一个数据通路，并标明数据流向。

M

（2）画出“ADDR„（R2）+指令的指令周期流程图，指令功能是（RD+（（R2））

ALU

图B6.2

35（11分）集中式仲裁有几种方式？画出计数器定时查询方式的逻辑结构图，说明其工作

原理。

36（11分）刷存的主要性能指标是它的带宽。实际工作时显示适配器的几个功能部分要争

用刷存的带宽。假定总带宽的50%用于刷新屏幕，保留50与带宽用于其他非刷新功能。

（1）若显示工作方式采用分辨率为1024X768,颜色深度为3B,帧频（刷新速率）为

72Hz,计算总带宽。

（2）为达到这样高的刷存带宽，应采取何种技术措施？

37.（11分）求证：一[y]补=+[-y]补

38.（11分）什么是闪速存储器？它有那些特点？

39.（11分）指令格式如下所示，0P为操作码字段，试分析指令格式的特点。

15107430

40.（II分）某机运算器框图如图B7.1所示，其中ALU由通用函数发生器组成，M1—M3

为多路开关，采用微程序控制，若用微指令对该运算器要求的所有控制信号进行微指令

编码的格式设计，列出各控制字段的编码表。

图B7.1

41.（11分）PCI总线周期类型可指定多少种总线命令？实际给出多少种？请说明存储器读/

写总线周期的功能。

42.（II分）试分析图B7.2所示写电流波形属于何种记录方式。

图B7.2

43.（II分）设［X］补=X0.XlX2...Xn0求证:

0,l>x>=0

［x］补=2XD+X,其中xo=

1,0>X>-1

44.（11分）某机字长16位，使用四片74181组成算术/逻辑运算单元，设最低位序号标注

为第。位，（1）写出第5位的进位信号C6的逻辑表达式。

（2）估算产生C6所需的最长时间。

（3）估算最长求和时间。

45.（11分）如图B8.1表示用快表（页表）的虚实地址转换条件，快表放在相联存贮

器中，其容量为8个存贮单元，问：

（1）当CPU按虚地址1去访问主存时主存的实地址码是多少？

（2）当CPU按虚地址2去访问主存时主存的实地址码是多少？

（3）当CPU按虚地址3去访问主存时主存的实地址码是多少？

图B8.1

46.（11分）图B8.2给出了微程序控制的部分微指令序列，图中每一框代表一条微指令。分

支点a由指令寄存器IRS,质6两位决定，分支点b由条件码标志c决定。现采用断定方式实

现微程序的程序控制，已知微地址寄存器长度为8位，要求：

（1）设计实现该微指令序列的微指令字顺序控制字段的格式。

（2）画出微地址转移逻辑图。

图B8.2

47.（11分）某磁盘存贮器转速为3000转/分，共有4个记录面，每亳米5道，每道记录

信息为12288字节，最小磁道直径为230mm,共有275道。问：

（1）磁盘存贮器的容量是多少？

（2）最高位密度与最低位密度是多少？

（3）磁盘数据传输率是多少？

（4）平均等待时间是多少？

（5）给出一个磁盘地址格式方案。

48.（II分）画出程序中断方式基本接口示意图，简要说明值,尔,日，1^485五个触发器的

作用。

49.（11分）已知：x=0.1011,y=-0.0101,求：［［x］补，［；x］补，［-x］补，［gy］补，［；y］

补，［■y］#«

50.（11分）用I6KX1位的DRAM芯片构成64KX8位的存贮器。要求：

（1）画出该寄存起组成的逻辑框图。

（2）设存贮器读/写周期均为0.5us,CPU在1us内至少要访存一次。试问采用哪种刷

新方式比较合理？两次刷新的最大时间间隔是多少？对全部存贮单元刷新一遍，所需

实际刷新时间是多少？

51（11分）指令格式如下所示，0P为操作码字段，试分析指令格式的特点。

15107430

52.（11分）CPU结构如图B9.1所示，其中有一个累加寄存器AC,一个状态条件寄存器,

各部分之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传送方向。

（1）标明图中四个寄存器的名称。

（2）简述指令从主存取到控制器的数据通路。

（3）简述数据在运算器和主存之间进行存/取访问的数据通路。

图B9.1

53（11分）试推导磁盘存贮器读写一块信息所需总时间的公式。

54（11分）如图B9.2所示的系统中断机构是采用多级优先中断结构，设备A连接于最高

优先级，设备B次之，设备C又次之。要求CPU在执行完当前指令时转而对中断请求进行

服务，现假设：TDC为查询链中每个设备的延迟时间，TA、TB、TC分别为设备A、B、C的

服务程序所需的执行时间，Ts、TR为保存现场和恢复现场所需时间。

试问：在此环境下，此系统在什么情况下达到中断饱和？即在确保请求服务的三个

设备都不会丢失信息的条件下，允许出现中断的极限频率有多高？注意，“中断允许”

机构在确认一个新中断之前，先要让即将被中断的程序的一条指令指令执行完毕。

图B9.2

55.（11分）如图B10.1所示，某SRAM的写入时序图，其中R/W是读写命令控制线，当

R/W线为低电平时，存贮器按给定地址把数据线上的数据写入存贮器。请指出图中写入

时序的错误，并画出正确的写入时序图。

地址①x②

56.（11分）由S,E,M三个域矩成的一个32位二进制字所表示的非零规格化浮点数x,

其值表示为：

x=（-1）sX（1.M）X2E-128

问：其所表示的规格化的最大正数、最小正数、最大负数、最小负数是多少？

57.（11分）某计算机的数据通路如图B10.2所示，其中M—主存，MBR—主存数据寄存

器，MAR—主存地址寄存器，R0-R3—通用寄存器，IR—指令寄存器，PC—程序计数

器（具有自增能力），C、D・•暂存器，ALU—算术逻辑单元（此处做加法器看待），移

位器一左移、右移、直通传送。所有双向箭头表示信息可以双向传送。

请按数据通路图画出“ADD（RI）,（R2）+”指令的指令周期流程图。该指令的含义是两

个数进行求和操作。其中源操作地址在寄存器R1中，目的操作数寻址方式为自增型寄存器

间接寻址（先取地址后加1）。

58.（11分）如果在一个CPU周期中要产生3个脉冲T,=200ns,T2=400ns,T3=200ns,

试画出时序产生器逻辑图。

59.（11分）已知cache/主存系统效率为85%,平均访问时间为60ns,cache比主存快

4倍，求主存储器周期是多少？cache命中率是多少？

60.（11分）某I/O系统有四个设备：磁盘（传输速率为500000位/秒），磁带（200000

位/秒），打印机（2000位/秒），CRT（1000位/秒），试用中断方式，DMA方式组织此I/O

系统。（画出包括CPU部分总线控制在内的I/0方式示意图，并略作文字说明）。

61.（11分）图B11.1为某ALU部件的内部逻辑图，图中为、Si为功能选择控制端，

Cin为最低位的进位输入端，A（A.-AJ和B（BHM是参与运算的两个数，F（F.-FO

为输出结果，试分析在S”Cin各种组合条件下输出F和输入A,B,Cin的算术

关系。

图Bll.1

Ey

62.（11分）设有两个浮点数x=2取XSx,y=2XSy,

EX=（-10）2,SX=（+0.1001）2,Ey=（+10）2,Sy=（+0.1011）2o若尾数4位,数符1位,阶码2

位，阶符1位，求x+y=？并写出运算步骤及结果。

63.（11分）机字长32位，常规设计的存储空间W32M,若将存储空间扩展到256M,请

提出一种可能方案。

64.（11分）今有4级流水线分别完成取值、指令译码并取数、运算、送结果四步操作，

今假设完成各步操作的时间依次为100ns,100ns,80ns,50ns。

请问：（1）流水线的操作周期应设计为多少？

（2）若相邻两条指令发生数据相关，而且在硬件上不采取措施，那么第二条指

令要推迟多少时间进行。

（3）如果在硬件设计上加以改进，至少需推迟多少时间？

65.（11分）画出PCI总线结构框图，说明HOST总线、PCI总线、LAGACY总线的功能。

66.（11分）若设备的优先级依次为CD-ROM、扫描仪、硬盘、磁带机、打印机，请用标

准接口SCSI进行配置，画出配置图。

67.（11分）证明-［丫］?卜=+［-Y］补

68.（11分）设A=anan.r*,aiao是已知的（n+l=5）位的二进制原码，其中最高字位为符号

位，画出原码转换为补码的电路图。

69.（11分）用定量分析方法证明交叉存储器带宽大于顺序存储器带宽。

70.（11分）参见图B12.1的数据通路，画出数据指令“STA,R,（RJ”的指令周期流程图，

器含义是将寄存器R的内容传送至（R2）位地址的贮存单元中。标出各微操

作信号序列。

图B12.1

71.（11分）磁盘、磁带、打印机三个设备同时工作，磁盘以30US的间隔向控制器发DMA

请求,磁带以45us的间隔发DMA请求，打印机以150口s间隔发DMA请求。

假定DMA控制器每完成一次DMA传送所需时间为5LS,画出裸露DMA控

制器工作时空图。

72.（11分）有一台磁盘机，器平均寻道时间为了30ms,平均旋转等待时间为120ms,数据

传输速率为500B/ms,磁盘机上存放着1000件每件3000B的数据。现欲

把一件数据取走，更新后在放回原地，假设一次取出或写入所需时间为:

平均寻道时间+平均等待时间+数据传送时间。另外，使用CPU更新信息

所需时间为4ms”并且更新时间同输入输出操作不相重叠。试问：

（1）磁盘上全部数据需要多少时间？

（2）若磁盘及旋转速发和数据传输率都提高一倍，更新全部数据需要多少间？

73.（II分）已知X=2°i°X0.11011011,Y=2,00X（-0.10101100）,求X+Y。

74.（11分）某加法器进位链小组信号为C4c3c2G，低位来的进位信号为CO,请

分别按下述两种方式写出C4c3c2G的逻辑表达式。

（1）串行进位方式

（2）并行进位方式

75.（11分）指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。

15109540

OP目标寄存器源寄存器

76.（11分）假设某计算机的运算器框图如图B13.1所示，其中ALU为16位的加法器（高

电平工作），SA、SB为16位锁存器，4个通用寄存器由D触发器组成，0端输出,

其读写控制如下表所示：

读控制

选择

RoRA0RAi

100Ro

101Ri

110R2

111R3

0XX不读出

写控制

选择

WWA0WAi

100Ro

101Ri

110R2

111R3

0XX不写入

要求：（1）设计微指令格式。

（2）画出ADD,SUB两条微指令程序流程图（不编码

77.（11分）CPU响应中断应具备哪些条件？画出中断处理过程流程图。

78.（11分）CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为5000次，主存完成存取的次

数为200次。已知cache存取周期为40ns,主存存取周期为160ns。求：

1.ache命中率H,

2.Cache/主存系统的访问效率e,

3.平均访问时间Ta。

j2

79.（11分）设有两个浮点数Ni=2“XS”N2=2XS2,其中阶码2位，阶符1位，尾数4位,

数符1位。设

ji=（-10）2S,=（+0.1001）2

j2=（+10）2S2=（+0.1011）2

求N1XN2,写出运算步骤及结果，积的尾数占4位，要规格化结果，根据原码阵列

乘法器的计算步骤求尾数之积。

80.（11分）CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为3800次，主存完成存取的次数

为200次，已知cache存取周期为50ns,主存为250ns,求cache/主存系统的效率和平

均访问时间。

81.（11分）指令格式结构如下，试分析指令格式及寻址方式特点。

15107430

OP一源寄存器变址寄存器

位移量（16位）

82（11分）已知MOV,ADD,COM,ADT四条指令微程序流图B14.L已知P（1）

的条件是指令寄存器OP字段，即1R0,IRLP（2）的条件码是进位寄存器CJ,请

设计画出微程序控制器地址转移逻辑图。

83.（11分）某机器的中断系统采用一级链路排队，优先级别由设备距CPU的物理位置决定

（远低近高），如图B14.2所示，DVG是扫描仪，DVG是打印机……如在某一时刻，扫描仪

和打印机均产生一个事件，试问IRQ上的请求是谁发的？为什么？这一结论总是成立吗？

图14.2

84.（11分）已知某磁盘存储器转速为2400转/分，每个记录面道数为200道，平均查找时

间为60ms,每道存储容量为96Kbit,求磁盘的存取时间与数据传播率。

85.（11分）设［X］产01111,［Y］补=11101,用带求补器的补码阵列乘法器求出乘积

X­Y=?并用十进制数乘法验证。

86.（11分）指令格式如下所示。0P为操作码字段，试分析指令格式特点。

312622181716150

87.（11分）如图B15.1（A）是某SRAM的写入时序图，其中R/W是读写命令控制线，当

R/W线为低电平时，存贮器按给定地址把数据线上的数据写入存贮器。请指出图中写入时

序的错误，并画出正确的写入时序图。

图B15.1

88.（11分）如图B15.2是从实时角度观察到的中断嵌套。试问，这个中断系统可以实行几

重？并分析图中的中断过程。

图B152

89.（11分）证明：一个m段流水线处理器和具有m个并行部件的处理器一样具有同等水平

的吞吐能力。

90（11分）软盘驱动器使用双面双密度软盘，每面有80道，每道15扇区，每个扇区存储

512Bo已知磁盘转速为360转/分，假设找道时间为10-40ms,今写入38040B,平均需要多

少时间？最长时间是多少？

91.（11分）S、E、”三个域组成的一个32位二进制字所表示的非零规格化浮点数X,其值

表示为：X=（-1）SX（l.M）X2E,28,问它所表示的规格化的最大正数，最小正数，最大负

数，最小负数。

92.（11分）已知X=-0.01111,Y=+0.1100b求［X］补,［-X］补,［Y］补,［-丫］补，X+Y=?,

X-Y=?

93.（11分）某计算机系统的内存储器由cache和主存构成，cache的存取周期为45纳秒,

主存的存取周期为200纳秒。已知在一段给定的时间内，CPU共访问内存4500次，

其中340次访问主存。问：

（1）cache的命中率是多少？

(2)CPU访问内存的平均时间是多少纳秒？

(3)Cache-主存系统的效率是多少？

94.(11分)己知MOV,ADD,COM,ADT四条指令微程序流图，己知P(l)的条件是指令寄

存器0P字段，即IRO,IRLP(2)的条件码是进位寄存器Cj,请设计画出微程序控

制器地址转移逻辑图。

95.(11分)线的一次信息传送过程大致分哪几个阶段？若采用异步定时协议，请画出读数

据的异步时序图来说明。

96.(11分)参见图B16.2,这是一个二维中断系统，请问：

(1)在中断情况下，CPU和设备的优先级如何考虑？请按降序排列各设备的中断优先级。

(2)若CPU现执行设备B的中断服务程序，IM。，IMi,IM?的状态是什么？如果CPU的执行设

备D的中断服务程序，1曲,INh,IM?的状态又是什么？

(3)每一级的IM能否对某个优先级的个别设备单独进行屏蔽？如果不能，采取什么方法

可达到目的？

(4)若设备C一提出中断请求，CPU立即进行响应，如何调整才能满足此要求？

图B16.2

97.(11分)设［X］补=Xo.X因…Xn。求证：［X］补=2Xo+X,其中

0(1>X20)

X0=

1(0>X>-1)

98.(II分)某机字长32位，定位表示，尾数31位，数符1位，问：

(1)定点原码整数表示时，最大正数是多少？最小负数是多少？

(2)定点原码小数表示时，最大正数是多少？最小负数是多少？

99.(11分)如图B17.1表示用快表(页表)的虚实地址转换条件，快表放在相联存贮器中,

其容量为8个存贮单元，问：

(1)CPU按虚地址1去访问主存时主存的实地址码是多少？

(2)当CPU按虚地址2去访问主存时主存的实地址码是多少？

(3)当CPU按虚地址3去访问主存时主存的实地址码是多少？

图B171

100.（11分）某机有8条微指令11山，每条微指令所包含的微指令控制信号如表所示，a-j

分别对应10种不同性质的微命令信号，假设一条微指令的控制字段为8位，请安排微指令

的控制字段格式。

101.（11分）CD-ROM光盘的外缘有5mm宽的范围因记录数据困难，一般不使用，故标准

的播放时间为60分钟。计算模式1和模式2情况下光盘存储容量是多少？

102.（11分）如图B17.2所示的系统中断机构是采用多级优先中断结构，设备A连接于最

高优先级，设备B次之，设备C又次之。要求CPU在执行完当前指令时转而对中断请

求进行服务，现假设：Tx为查询链中每个设备的延迟时间，TA、TB、TC分别为设备A、

B、C的服务程序所需的执行时间，Ts、TR为保存现场和恢复现场所需时间。

试问：在此环境下，此系统在什么情况下达到中断饱和？即在确保请求服务的三个设

备都不会丢失信息的条件下，允许出现中断的极限频率有多高？注意，“中断允许”

机构在确认一个新中断之前，先要让即将被中断的程序的一条指令执行完毕。

图B17.2

103.（11分）设机器字长16位，定点表示，尾数15位，数符1位，问：

（1）定点原码整数表示时，最大正数是多少？最大负数是多少？

（2）定点原码小数表示时，最大正数是多少？最大负数是多少？

104.（11分）某机器中，已知配有一个地址空间为（0000—1FFF）16的ROM区域，现在用一

个SRAM芯片（8KX8位）形成一个16KX16位的ROM区域，起始地址为（2000）（6。假设

SRAM芯片有CS和WE控制端，CPU地址总线*5——Ao,数据总线为——Do,控制信号

为R/W（读/写），MREQ（当存储器读或写时，该信号指示地址总线上的地址是有效的）。

要求：

（1）满足己知条件的存储器，画出地址码方案。

（2）画出ROM与RAM同CPU连接图。

105.（11分）在流水CPU中，将一条指令从取指到执行结束的任务分割为一系列子任务，

并使各子任务在流水线的各个过程段并发地执行，从而使流水CPU具有更强大的数据吞吐能

力。请用时空图法证明这个结论的正确性。

106.（11分）画出PCI总线结构框图，并说明“桥”的功能。

107.（11分）图B18.1所示的系统采用多级优先中断结构，它要求CPU在执行完当前指令

时转而对中断请求进行服务。设备A连接于最高优先级，设备B次之，设备C又次之。IRQ

为中断请求信号，INT为CPU发出的中断响应信号。

现假设：T.为硬件中断周期时间；TA,TB,Tc分别为设备A,B,C的服务程序执

行时间；Ts,「为保存现场和恢复现场所需时间。

请问：这种中断结构在什么情况下达到中断饱和？

图B18.1

108.（11分）CD-ROM光盘的外缘有5nmi宽的范围因记录数据困难，一般不使用。故标准的

播放时间为60分钟。请计算模式1和模式2情况下，光盘存储容量是多少？

n-i

109.（11分）设［X］补=Xo.X1X2…Xn求证：X=-X0+S1=lXi2

110.（11分）CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为5000次，主存完成存取的次

数为200次。已知cache存取周期为40ns,主存存取周期为160ns。求：

1.Cache命中率H,

2.Cache/主存系统的访问效率e,

3.平均访问时间Ta。

III.（11分）指令格式如下所示，OP为操作码字段，试分析指令格式特点。

312622181716150

OP——源寄存器变址寄存器偏移量

112.（11分）某计算机的数据通路如图B19.1所示，其中M—主存，MBR—主存数据寄存

器，MAR一主存地址寄存器，R0-R3—通用寄存器，IR—指令寄存器，PC—程序U数

器（具有自增能力），C、D--暂存器，ALU—算术逻辑单元（此处做加法器看待），移

位器一左移、右移、直通传送。所有双向箭头表示信息可以双向传送。

请按数据通路图画出“ADD（RI）,（R2）+”指令的指令周期流程图。该指令的含义是两

个数进行求和操作。其中源操作地址在寄存器R1中，目的操作数寻址方式为自增型寄存器

间接寻址（先取地址后加1）。

图B19.1

113.（11分）某机器的中断系统采用一级链路排队，优先级别由设备距CPU的物理位置决

定（近高远低），如图BI9.2所示，DVCO是扫描仪，DVC1是打印机,。如在某一时刻，扫

描仪和打印机均产生一个事件，试问IRQ线上的请求是由谁发出的？为什么？这个结论总

是成立吗？

图B19.2

114.（11分）刷新存储器的重要性能指标是它的带宽。实际工作时，显示适配器的几个功

能部件要采用刷新存储器的带宽。假定总带宽60%用于刷新屏幕，保留40%带宽用于其他

非刷新功能。若显示工作方式采用分辨率为1024X1024,颜色深度为3B,刷新速率为72Hz,

计算刷新存储器总带宽是多少？

115.（11分）将十进制数20.59375转换成32位浮点数的二进制格式来存储。

116.（11分）已知某16位机的主存采用半导体存贮器，地址码为18位，若使用8K义8位

SRAM芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用模块板结构形式。问：

（1）若每个模板为32Kxi6位，共需几个模块板？

（2）每个模块内共有多少片RAM芯片？

（3）主存共需多少RAM芯片？CPU如何选择模块板？

117.（11分）某16机机器所使用的指令格式和寻址方式如下所示，该机有20

位基值寄存器，16个16位通用寄存器。指令汇编格式中的S（源），D（目标）

都是通用寄存器，M是主存中的一个单元。三种指令的操作码分别是MOV（OP）

=(A)H，STA(OP)=(IB)H，LDA(OP)=(30H。MOV是传送指令，STA

为写数指令，LDA为读数指令如图B20.1

要求：(D分析三种指令的指令格式与寻址方式特点。

(2)CPU完成哪一种操作所花的时间最短？哪一种操作所花

时间最长？第二种指令的执行时间有时会等于第三种指

令的执行时间吗？

(3)下列情况下每个十六进制指令字分别代表什么操作？其

中如果有编码不正确，如何改正才能成为合法指令？

①(F0F1)H(3CD2)H②(2856)H

③(6DC6)H④(1C2)H

118.(11分)在流水处理中，把输入的任务分割为一系列子任务，并使各子任务在流水

线的各个过程段并发执行.从而使流水处理具有更强大的数据吞吐能力。请用定量

分析法证明这个结论的正确性。

119.(11分)画出PCI总线结构框图，说明HOST总线、PCI总线、LAGACY总线的功

能。

120.(11分)某机用于生产过程中的温度数据采集，每个采集器含有8位数据缓冲寄存

器一个，比较器一个，能与给定范围比较，可发出“温度过低”或“温度过高”信

号，如图B20.2所示。主机采用外设单独编址方式，四个采臬器公用一个设备码，

共一个接口，允许采用两种方式访问；

(1)定期巡回检测方式，主机可编程指定访问该设备码中的某一采集器。

(2)中断方式，当采集数据比给定范围过低或过高时能提出随机中断请求，主机应

能判别是哪一个采集器请求，是温度过低或过高。

请拟定该接口中有哪些主要部件(不要求画出完整的连线)，并概略说明在两种

方式下的工作原理。

过易过低

允许最低温度

蝮冲寄存器------比较器

允许最高温度

温度数据

图B20.2

计算机组成原理—试题库—答案：

1.解：（1）定点原码整数表示：

最大正数：

数值=（23,-1）io

最大负数：

数值=（211-1）io

（2）定点原码小数表示：

最大正数值=（1-24]）]0

31

最大负数值=-（1-2-）10

2.解：信息总量：q=64位义4=256位

顺序存储器和交叉存储器读出4个字的时间分别是：

t2=mT=4X200ns=8X10-7（s）

ti=T+（m-1）T=200+3X50=3.5X10-7（s）

顺序存储器带宽是：

7

W,=q/t2=32X10（位/S）

交叉存储器带宽是：

7

W2=q/ti=73X10（位/S）

3.解：（1）操作码字段为6位，可指定26=64种操作，即64条指令。

（2）单字长（32）二地址指令。

（3）一个操作数在原寄存器（共16个），另一个操作数在存储器中（由变址寄

存器内容+偏移量决定），所以是RS型指令。

（4）这种指令结构用于访问存储器。

4.解：（1）假设判别测试字段中每一位为一个判别标志，那么由于有4个转移条件，

故该字段为4位，（如采用字段译码只需3位），下地址字段为9位，因为控制容量为

512单元，微命令字段是（48-4-9）=35位。

（2）对应上述微指令格式的微程序控制器逻辑框图B1.2如下：其中微地址寄存器对应

下地址字段，P字段即为判别测试字段，控制字段即为微命令子段，后两部分组成微指令寄

存器。地址转移逻辑的输入是指令寄存器OP码，各状态条件以及判别测试字段所给的判别

标志（某一位为1）,其输出修改微地址寄存器的适当位数，从而实现微程序的分支转移。

图B1.2

5.解：PCI总线结构框图如图B1.3所示:

图.B1.3

PCI总线有三种桥，即HOST/PCI